涡轮增压柴油机进气流量的计算与仿真.pdf

第29卷第3期
农业工程学报
V。1,29N。,3
622013年2月
Transactions or the Chinese Society of Agriculrural Engineering
Feb.2013
涡轮增压柴油机进气流量的计算与仿真
黄粉莲,纪威,周炜2
(1.中国农业大学工学院,北京100083;2.交通运输部公路科学研究院,北京100088
摘要:在进行増压器与柴油机匹配及柴油机系统动态仿真时,需要准确计算柴油机进气流量。为确定最佳的进
流量计算模型,対进气流量平均值模型进行比较分析,综合考虑增压中冷、废气再循坏率、允量系数及工况变
化的影响并建立相应的修正模型,利用 Motto/ Si mm lin te对所有模型进行了仿真验证。仿真和试验结果表明:修正
后的进气流量模型计算结果与试验数据相吻合,最优模型的平均相对误差为2.96%,模型设计合理准确。研究结
果可为准确计算涡轮增压柴油机进气流量及其模型的选择提供指导和依据
关鍵词:柴油机,流量测量,计算,涡轮增压,进气流量
doi:10.3969/ssn,10026819.2013.03.009
中图分类号:TK422
文献标志码:A
文章编号:10026819(2013)03006207
黄粉莲,纪威,周炜.涡轮增压柴油机进气流量的计算与仿真[J].农业工程学报,2013,29(3):62-68.
Huang Fentian, Ji Wei, Zhou Wei. Caleulation and simmlation of air mass flow for turbocharged diesel engines
Transaeuicns er the Chinee Soiety or Awriewltwral E ime ring (asae iens F the CSAE), 2013, 29(3): 62-68(im
本热力参数的确定出发,对进气流量计算模型进行
了总结和分析。
进气流量是表征柴油机性能及废气涡轮增压
迄今为止,国内外的研究均未综合考虑增压中
系统工作状态的重要参数之一,是増压器选型的冷、废气再循环(。 haust gas recirculate,简称
主要依据2。在进行涡轮增压柴油机的工作过程和EGR)率及残余废气系数等对进气流量的影响,且
匹配计算时,必须首先初步确定或估算涡轮增器未对诸模型进行计算对比,缺乏模昶选择的指导建
的一些主要参数,如进气流量、压气出口温度、议。木文结合现代涡轮增压柴油机的特点,对进气
渤轮前废气温度及涡轮进口压力等。在所需确定的流量平均值模型进行分析,根据缸内能量守恒计算
诸多参数中,其最为关键的参数是进气流量。在排气温度的方法推导出一种新的进气流量模型:在
进行柴油机系统动态特性仿真时,进气流量的计算充分考虑EGR率、残余废气系数及充量系数影响
是增压系统特性仿真的先决条件之一,且其值的准的基础上:,对原始进气流量模型进行修正,并在
确与否直接影响整个系统模型仿真的可靠性
aab/S1 mn Tlk环境下对所有模型进行了仿真分
柴油机进气流量的平均值模型般有2类:析,结合试验数据进行验证。
是从发动机功率必需出发,考虑燃油消耗率、过
量空气系数及打气系数等因素:二是从发动机结构
进气流量数学模型
尺寸及充满工作容积的可能性出发,涉及充量系1.1燃烧模型
数、扫气系数和空气密度等1。其余方法均是在
根据柴油机过量空气系数的定义并考虑扫气
这2种方法上:的改进和发展。顾宏中6从考虑柴油需要,对额定功率为P的増爪发动机,压气机应提
机的燃烧和热负荷出发,定下涡轮前废气温度,根供的空气量为
据流进气缸到流入涡轮前的气体参数,建立能量平
bPL9.向
傾式来佔算进气流量。陆家祥等从增压系统基
3600
式中,P。为发动机的额定功率,kW:;b。为额定工
收稿日期:2012-12-04修订日期:2013-01-26
基金项日:国家科技支摔计則项目(2009BAC13A04)
况下燃油消耗率,k/(kWh);Lo为理论气量,柴
作者简介:黄粉莲(1986一),女,云南昆明人,博士生,主要从事车
油Lo=14.3:.为过量空气系数:の为扫气系数。
钠动力与节能环保方面的研究。北京中国农业大学工学院,10008
该模型中过量空气系数及扫气系数的确定是
Email:hfenlien@126.com
准确计算进气流量的关键。由于不同机型的柴油
※通信作者:纪威(1955-),男,呼和浩特人,中国农业大学教授,
博上生导师,主要从事车辆动力与技能环保方面的研究。北京中国农
机,在不同工況下过量空气系数及扫气系数变化较
业大学工学院,100083。 Em ail: jiwei21st@の163.c。m
大,计算出的进气流量差异很大